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運(yùn)動控制器在機(jī)床行業(yè)的發(fā)展及應(yīng)用

日期:2024-08-20 15:26
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摘要:
運(yùn)動控制器在機(jī)床行業(yè)的發(fā)展及應(yīng)用

1.機(jī)床行業(yè)的現(xiàn)狀和前景

       近30年來,隨著改革開放的逐步深入,中國的經(jīng)濟(jì)得到了很大的發(fā)展。國外的很多新技術(shù)新產(chǎn)品不斷沖擊著中國國內(nèi)的市場,導(dǎo)致了制造業(yè)加工業(yè)迅猛發(fā)展,這給機(jī)床行業(yè)的拓展和進(jìn)步帶來了巨大的契機(jī)。
        中國的機(jī)床行業(yè)從以往的以小型機(jī)床為主體的大量制造,到現(xiàn)在大中型機(jī)床,成套成線產(chǎn)品的比重逐步增大。并且,隨著加工工藝的不斷改進(jìn),對于加工精度加工速度的要求也越來越高。
        目前國內(nèi)機(jī)床行業(yè)的生產(chǎn)廠家有上萬家,其中大多是以生產(chǎn)中低端粗加工為主的企業(yè)。但是,近年來由于材料和能源價格的飛漲,國家所采取的貨幣緊縮政策等因素,都將導(dǎo)致下游行業(yè)的增速減慢,利潤減少。而有高附加值的產(chǎn)品增速則繼續(xù)保持增產(chǎn),利潤大幅增加,未來行業(yè)的競爭將不可避免的將朝**市場轉(zhuǎn)移。所以,越來越多的企業(yè)已經(jīng)開始意識到,中國的機(jī)床行業(yè),在固守低端領(lǐng)域的同時,更應(yīng)在**產(chǎn)品的開發(fā)及制造方面拓展,而不是更多得依靠進(jìn)口設(shè)備。
        機(jī)床行業(yè)根據(jù)不同的設(shè)備,使用的電氣產(chǎn)品非常地廣泛,從單片機(jī),PLC,定位模塊,數(shù)控系統(tǒng)到運(yùn)動控制系統(tǒng)等都有涉及,更有廠家自主研發(fā)的電氣設(shè)備。一些**應(yīng)用領(lǐng)域,如高精度的磨床,旋轉(zhuǎn)刀庫,伺服沖壓送料機(jī),自動化專機(jī)流水線等,對于控制和工藝都有一些特殊的需求,這些都不是普通的脈沖發(fā)生產(chǎn)品或者定位產(chǎn)品可以簡單對應(yīng)的,正越來越多的使用運(yùn)動控制產(chǎn)品。

2.三菱運(yùn)動控制和伺服產(chǎn)品簡介

        三菱在運(yùn)動控制和伺服驅(qū)動方面具有豐富的產(chǎn)品線,可以對應(yīng)各種類型的機(jī)床設(shè)備。在運(yùn)動控制器方面,從8軸同步控制到32軸同步控制,直到1280軸同步控制都有對應(yīng)方法。并且,三菱的運(yùn)動控制器通過不同的操作系統(tǒng)軟件,可支持不同的機(jī)床行業(yè)應(yīng)用。如SV13的操作系統(tǒng),以專用的SFC的編程語言,多應(yīng)用于高精度的磨床設(shè)備進(jìn)行插補(bǔ)的動作,而SV22的操作系統(tǒng),以機(jī)械支持語言,則廣泛應(yīng)用于多軸高速高精度同步控制的機(jī)床設(shè)備中。
        在伺服產(chǎn)品方面,具有各種慣量等級,滿足各種設(shè)備的定位控制要求,而且從功率上來說,小到50W,大到110kW都有成熟產(chǎn)品。對于110kW以上的需求,也有各種對應(yīng)方式來實現(xiàn)控制。

3.三菱產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中的應(yīng)用以及特點(diǎn)

      下面我們就以2個客戶案例,來介紹三菱運(yùn)動控制產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用。
 
      ①.高性能伺服沖壓及送料系統(tǒng) 

      前面已經(jīng)說過,今后的機(jī)床行業(yè)將朝著**的市場轉(zhuǎn)移,那么對機(jī)床的復(fù)合化智能化提出了更高的要求,以普通的沖壓設(shè)備為例,以往設(shè)備是將沖壓好的工件由人工操作拿取,隨著現(xiàn)在國內(nèi)人力成本的不斷上升,由機(jī)器替代人工操作將是一個必然的趨勢,那么高性能的沖壓機(jī)床將會由自動送料取料系統(tǒng)取代人的操作。那么沖壓設(shè)備如何根據(jù)不同的工件運(yùn)行不同的沖壓曲線,送料系統(tǒng)如何和沖壓系統(tǒng)相配合,如何保證模具的**性等將是**沖壓設(shè)備所需要考慮的,無疑使用運(yùn)動控制器是*優(yōu)選的方案,它要求運(yùn)動控制器產(chǎn)品能根據(jù)不同的工件加工要求來變化沖壓曲線,送料設(shè)備與沖壓設(shè)備的同步控制。
       動作概要如下:
      該系統(tǒng)由伺服沖壓機(jī)和配套的送料機(jī)所構(gòu)成,沖壓機(jī)在沖壓完成的同時,送料系統(tǒng)進(jìn)行送料的動作,在沖壓頭非工作的區(qū)域,完成送料,并且送料系統(tǒng)回到初始位置,等待沖壓機(jī)再次進(jìn)行沖壓,依次循環(huán),此系統(tǒng)要求送料系統(tǒng)動作和沖壓機(jī)的動作能相互配合,進(jìn)行同步的控制。該設(shè)備需要沖**一個,傳送軸六個。
      該系統(tǒng)的伺服沖壓機(jī)與送料機(jī)都是由三菱的運(yùn)動控制器QD系列MOTION來進(jìn)行控制,系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)如下:


 

        由于該設(shè)備使用了三菱的*新的Q170M型運(yùn)動控制器產(chǎn)品,*多可控16根軸,所以如果今后需要控制更多的沖壓機(jī)的話,只需要相應(yīng)增加伺服產(chǎn)品既可,控制產(chǎn)品無需增加。另外,該運(yùn)動控制產(chǎn)品內(nèi)置電源,PLCCPU和運(yùn)動控制CPU,節(jié)約了客戶的一部分成本。同時,它基于IQ Platform的高速通信基板,實現(xiàn)無縫的鏈接通信,運(yùn)動控制器與伺服放大器之間采用了三菱自主開發(fā)的SSCNETⅢ伺服總線網(wǎng)絡(luò),使各軸的時鐘頻率達(dá)到一致,保證了所有的軸在同一時刻接受到同一指令并開始動作。這些特性對于這種同步要求很高的設(shè)備來說,是非常必要的功能。另外,該運(yùn)動控制器使用光纖總線連接,網(wǎng)絡(luò)通訊速度更達(dá)到了50Mbps,不但提高了抗干擾能力,減少了現(xiàn)場布線操作的錯誤率,還能實現(xiàn)海量控制數(shù)據(jù)的高速傳輸。
        通過一臺運(yùn)動控制器可同時控制伺服沖壓機(jī)和送料機(jī)構(gòu)的動作。使用三菱特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)程序,簡單地編寫程序就可以將沖壓頭的動作和送料的各軸**的結(jié)合在一起,實現(xiàn)同步控制的要求。通過調(diào)整下圖中主軸的運(yùn)行,就可以簡單的控制所有的軸按照固定的時序完成各自的動作。
 



        同時,客戶可通過運(yùn)動控制器,根據(jù)實際沖壓工件,選擇適合的沖壓曲線,減小了沖壓過程中對模具的損耗,延長了模具的壽命。如果客戶有多臺沖壓設(shè)備的話,更可通過一臺運(yùn)動控制器(*多32軸)控制多個壓力機(jī)的動作,對于客戶而言更節(jié)約了電氣上的成本。 

        ②.高精度內(nèi)研磨機(jī)

        高精度內(nèi)研磨機(jī)工藝如下圖: 


 

        內(nèi)研磨機(jī)用于加工軸承內(nèi)壁。在加工時主要使用兩軸插補(bǔ)運(yùn)動。其中X軸在徑向方向上做恒速運(yùn)動,加工時*低速度為0.2μm/s。Z軸負(fù)責(zé)磨輪的往復(fù)運(yùn)動,其總行程為410mm,*高頻率為520次每分鐘。
        該系統(tǒng)使用了QD系列運(yùn)動控制器以及與其相對應(yīng)的MR-J3-B系列伺服。該系列伺服電機(jī)的分辨率達(dá)到了262144p/r,高分辨率的電機(jī)滿足了對機(jī)床的高精度的定位要求。除此之外,該伺服先進(jìn)的自動震動抑制功能,能自動抑制加工過程中所產(chǎn)生的震動,減少了加工的誤差,并且減少了現(xiàn)場手動調(diào)整的操作,方便了編程人員的調(diào)試。電機(jī)的尺寸更比原來減少了23%,大大減小了機(jī)械設(shè)備的安裝尺寸。*后,由于所有的參數(shù)都是由運(yùn)動控制器來管理的,所以一旦出現(xiàn)伺服產(chǎn)品的損壞的話,只需要更換相應(yīng)的伺服產(chǎn)品,而無需其他任何參數(shù)和程序的變更。
        該設(shè)備由于使用三菱的Q172H運(yùn)動控制器和J3-B系列的伺服控制,可以實現(xiàn)高精度地磨修砂輪,以實現(xiàn)磨削工件的更高精度。

4.總結(jié)

        在特種機(jī)床和專機(jī)越來越多的今天,三菱的運(yùn)動控制和伺服產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)中嶄露頭角,更多的體現(xiàn)出其在同步高速高精度方面的優(yōu)勢。三菱產(chǎn)品將與中國的制造業(yè)和加工業(yè)一起發(fā)展,共同打造更美好的明天。